基于DDPG的新型电力系统规划方法

基于ddpg的新型电力系统规划方法
技术领域
1.本发明属于电力系统规划技术领域，具体涉及基于ddpg的新型电力系统规划方法。


背景技术：

2.构建以可再生能源为主体的新型电力系统是我国当下电力系统转型的必然途径。输电网规划任务是电力系统建设的重要的前提工作，其从基础结构上决定了电力系统在数年乃至数十年间的基本运行形态。而新型电力系统的输电网结构灵活、源荷不确定性强、连接关系复杂，传统静态的规划方法容易导致所构建的输电网设备配置冗余度高输电网建设不经济，且难以充分考虑系统运行时存在的不确定性，此外，由于连接复杂度提升导致的求解难度增大，均是新型电力系统背景下输电网扩展规划所面临的挑战。因此，研究适应于新型电力系统扩展规划的数学模型与高性能求解方法是当前电网转型的关键挑战之一。


技术实现要素：

3.本发明目的在于提供基于ddpg的新型电力系统规划方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，新型电力系统的输电网结构灵活、源荷不确定性强、连接关系复杂，传统静态的规划方法容易导致所构建的输电网设备配置冗余度高输电网建设不经济，且难以充分考虑系统运行时存在的不确定性，此外，由于连接复杂度提升导致的求解难度增大，均是新型电力系统背景下输电网扩展规划所面临的挑战。
4.为实现上述目的，本发明的技术方案是：
5.基于ddpg的新型电力系统规划方法，包括以下步骤：
6.s1、通过改进k-means方法提取源荷运行数据，从而获得典型运行场景；
7.s2、在步骤s1的基础上，考虑荷源不确定性与输电网运行约束的输电网扩展规划模型；
8.s3、在步骤s2的基础上，构建交互式求解器进行求解。
9.进一步的，步骤s1中聚类目标函数：
[0010][0011]
其中：d
cumulative,x
为运行数据x的功率累积量；c
cumulative,n
是聚类中心n的功率累积量；d
change,x
为运行数据x的每小时功率变化率累积量；c
change,n
为聚类中心n的每小时功率变化率累积量。
[0012]
进一步的，步骤s2中目标函数如下：
[0013]
(1)输电网建设成本，
[0014][0015]
式中：rd为线路投资折算率；y为线路预期年限；λi为[0,1]变量，1表征线路i被建
设，反之为不建设；c
l,i
表示线路i的建设费用；
[0016]
(2)输电网损耗成本，
[0017][0018]
式中：p0表示单位电价；p
l
与q
l
为输电线路有功与无功功率，r
l
为线路l电阻；
[0019]
(3)输电网维护成本，
[0020][0021]
式中：η
l
表示线路年维修费用系数；
[0022]
(4)最小切机与弃负荷量，
[0023][0024][0025][0026][0027]
式中：n
wind
为风电场总量；为第h小时风电场实时输出功率；为常规发电机组第h小时最小出力；为第h小时负载消耗功率；是常规发电机组第h 小时的最大发电量；
[0028]
约束条件为：
[0029][0030][0031][0032][0033][0034][0035][0036]-f
lmax
≤f
l
≤f
lmax
[0037][0038][0039][0040][0041]
[0042][0043][0044]-f
lmax
≤f
ln-1
≤f
lmax
[0045][0046][0047]
进一步的，步骤s3中交互式求解器构建如下：
[0048]
ddpg状态空间构建；
[0049]
状态：
[0050]st
表示输电网线路组合；
[0051]
动作：
[0052]
a(s
t
；ω
eval
)表示被选择建设的线路；
[0053]
奖励：
[0054]
q(s
t
；ω
target
)；
[0055]
迭代更新规则。
[0056]
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
[0057]
本方案其中一个有益效果在于，通过改进k-means方法提取源荷运行数据，从而获得典型运行场景；以运行数据聚类结果的聚类中心作为输电网典型运行场景以表征系统存在的源荷不确定性，该改进基于运行数据的形态特征，降低了在输电网扩展规划方案寻优过程中的计算复杂度。考虑荷源不确定性与输电网运行约束的输电网扩展规划模型；构建交互式求解器进行求解。适应于新型电力系统扩展规划的数学模型与高性能求解。
附图说明
[0058]
图1为本发明中一个具体实施方式的扩展规划任务流程图。
[0059]
图2为本发明中一个具体实施方式的ddpg交互式确定最优方案流程图。
[0060]
图3为本发明中一个具体实施方式的交互式求解器构建算法图。
具体实施方式
[0061]
下面结合本发明的附图1-附图3，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0062]
实施例：
[0063]
如图1所示，提供基于ddpg的新型电力系统规划方法，包括以下步骤：
[0064]
s1、通过改进k-means方法提取源荷运行数据，从而获得典型运行场景；
[0065]
s2、在步骤s1的基础上，考虑荷源不确定性与输电网运行约束的输电网扩展规划模型；
[0066]
s3、在步骤s2的基础上，构建交互式求解器进行求解。
[0067]
其中，
[0068]
1、基于改进k-means方法提取源荷运行数据以获得典型运行场景。
[0069]
聚类目标函数(此聚类目标可设置第一项与第二项权重，以调节聚类结果)：
[0070][0071]
其中：d
cumulative,x
为运行数据x的功率累积量；c
cumulative,n
是聚类中心n的功率累积量；d
change,x
为运行数据x的每小时功率变化率累积量；c
change,n
为聚类中心n的每小时功率变化率累积量。
[0072]
以运行数据聚类结果的聚类中心作为输电网典型运行场景以表征系统存在的源荷不确定性，该改进基于运行数据的形态特征，降低了在输电网扩展规划方案寻优过程中的计算复杂度。
[0073]
2、考虑荷源不确定性与输电网运行约束的输电网扩展规划模型目标函数：
[0074]
(5)输电网建设成本
[0075][0076]
式中：rd为线路投资折算率；y为线路预期年限；λi为[0,1]变量，1表征线路i被建设，反之为不建设；c
l,i
表示线路i的建设费用。
[0077]
(6)输电网损耗成本
[0078][0079]
式中：p0表示单位电价；p
l
与q
l
为输电线路有功与无功功率，r
l
为线路l电阻。
[0080]
(7)输电网维护成本
[0081][0082]
式中：η
l
表示线路年维修费用系数，本文取2.2％。
[0083]
(8)最小切机与弃负荷量
[0084][0085][0086][0087][0088]
式中：n
wind
为风电场总量；为第h小时风电场实时输出功率；为常规发电机组第h小时最小出力；为第h小时负载消耗功率；是常规发电机组第h 小时的最大发电量。
[0089]
约束条件为：
[0090][0091]
[0092][0093][0094][0095][0096][0097]-f
lmax
≤f
l
≤f
lmax
[0098][0099][0100][0101][0102][0103][0104][0105]-f
lmax
≤f
ln-1
≤f
lmax
[0106][0107][0108]
3、交互式求解器构建如图2和3所示。
[0109]
ddpg状态空间构建：
[0110]
状态：
[0111]st
表示输电网线路组合
[0112]
动作：
[0113]
a(s
t
；ω
eval
)表示被选择建设的线路
[0114]
奖励：
[0115]
q(s
t
；ω
target
)
[0116]
迭代更新规则：
[0117]
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。